智能公交车研究的展望

《自然辩证法概论》课程论文智能汽车研究的展望学生姓名：夏友才学号：1112306015专业：控制理论与控制工程学院：电气工程学院导师姓名：宋春宁学期：2011-2012/下(16班)任课老师：严建新诚信声明我郑重声明：本人提交的《自然辩证法概论》课程论文是由本人独立完成的，在正文中和在文末的参考文献中已全部标注并列出了文中所引用的他人的学术成果、观点、图表或论述，保证此文符合学术道德规范的要求。声明人签名：日期：智能公交车研究的展望夏友才电气工程学院控制理论与控制工程专业11级；学号：1112306015摘要：随着现代工业化、城市化进程的不断前进的今天，人类不断涌入城市寻找更好的生存的机会。在有些发达国家中，城市的人口已经占据了大部分的人口比重，甚至韩国的一半人口集中在了首都。人们惊奇的发现，道路虽然不断加宽，但是道路的通行状况却越来越成为尖锐的城市化问题。似乎先进文明的代表——城市，成为了阻碍历史进程的因素。在人们不断进入城市的过程中，普通老百姓最为有关的就是公交车的使用问题。发车的次数、道路的选择都与出行息息相关，维护着社会的不断前行。计算机的应用也成为智能设备的重要标志。所以智能化的公交车就成为未来研究的一个趋势。关键词：城市化；通行状况；公交车；计算机1智能公交车的概念智能公交车是智能汽车发展的一个重要方面，它是能够尽量满足社会对更加人性化、更加智能化交通的要求，也是城市未来实现完全智能化交通的重要组成部分。人作为如今地球智慧生物的主要代表，通过对外界刺激的不断学习，从中寻找主要的规律，并且不断应用于现实生活中，提高生活的质量，使大自然尽量满足人类的发展需求。学习也就成为如今智能的重要标志。这样，我们也希望交通能够呈现出智能化的表现。从工业时代、电气时代对信号简单处理模拟器件，到如今拥有强大信号处理能力的元器件，这些都不能称得上真正意义的智能表现。这也就成为人与机器的真正区别。正如对认知的定义，机器能够对现有事务进行修正，但不能进行创造。正也就是机器智能化的主要难题。但是在现实生活中，认知过程的不断深入，对于机器也就能够进行一些简单的认知过程的相应行为[1]。这也就成为智能化最要的表现形式。公交车承载着社会前行的动力，承担着使人们生活更加优越的基本要求。所以我们也就希望简单平常的公交车具有一定的认知能力，使其能够更好地为人们服务。对于智能化公交车，有效的利用各种传感器对各种信号接受，通过具有强大信号处理能力的芯片进行一定算法的处理，并且再以传感器发送给需要进行相应操作的系统中。并且在这过程中，强大的定位系统将会对智能公交的相应操作起着重要的作用。智能公交车是集中了系统辨识、决策的一个综合系统[2]。这样可以大大提高乘客的舒适性、安全性。并且一个有效的人机交互界面更加有效的提高驾驶员对外界信号的处理能力。智能化的设备中集成了计算机、通信、智能系统等等，这都现代技术最为前沿的科技成果，并且新能源的不断应用，提高了对智能公交在社会上的有效应用。更加有效、方便、小巧的传感器是智能公交车发展的重要基础，这些基本的器件组成了智能公交车的感知系统，也就是一般意义的感官系统。对于外界系统的各种信号进行接收，这都将是对公交车前行的重要信号来源。进行加速、减速、制动等处理的重要基础。而这其中最重要的就是对定位系统的有效应用。不仅是从旁边汽车所产生的信号、道路管理中心的信号，甚至是来至于卫星的信号的接收都将是这些传感器的主要工作。并且随着制造工艺的不断发展，传感器的尺寸和可集成性都将使得智能公交车的运行更加有效。这也将促进对现代基础制造业的发展，提高各种先进设备的不断发展。对于智能公交车的研究，主要是基于驾驶员的经验而言[3]。如今对于这种经验型的操作系统中，操作者的经验是非常重要的。而如今，通过对这些经验中提取出主要的影响因素，研究出一套有效的驾驶规律，以某种算法的形式表现在计算机的信号处理中，使之表现出简单的智能效果。在最近几十年的发展，先后提出了模糊算法、人工神经网络等应用于现实生活的应用算法[4]。在公交车的各种操作中记录驾驶员的操作措施。并且这些也将算法又将各种操作指令存放于存储其中，达到简单的学习能力，在将来相似的情况中实行相似的处理。但是对于经验的研究中，不是要完全取代驾驶员的地位，而是为了更好的提高驾驶员的能力的一种延伸，是为了更好地提高城市的交通状况。在现实生活中，智能公交车中集成了如雷达、摄像器等先进设备。这些设备也就构成了智能设备的现实感知能力的表现。对各自相应的信号收集，再经过先进的处理器对这些信号处理，使驾驶员对外界情况有更好的了解。2智能公交车的组成智能公交车是现代先进科学技术与新能源技术集中体现的地方。随着新的科学理论与控制方法的不断出现，智能化控制器将会促进智能设备的不断涌现与现实生活中，这将大大改善人们的生活。智能公交车其实是先进的道路系统和智能公交车共同组成。在目前的许多技术可以实现简单的智能公交车，但是由于费用的问题不可能大规模应用于现实生活中，而且这种对基础公路的重新建设或改造都将不太现实。从以前在公路中铺设电缆，通过磁场的作用对智能公交车进行引导；到现在的大量无线设备，实时连接物联网的方式。这都是工程浩大的项目，不可能一朝一夕就可以完成。在实现这一工程之前，不断有具有创新意义的科学设备出现在现实汽车制造中，包括如智能雨刷，防瞌睡检测等。在实现真正意义上连接之前，新的设备将不断涌现。在与生活中出现的无人机相比，智能公交车将会面临更加复杂的问题。在天空中，几乎不存在太多的障碍物干扰问题。而且对于我们熟悉的美国无人机来说，都还不是真正意义上的无人机，在无人机的另外一端，还有操控人员对机器进行实时的操控。但是这一切也带来了新科技的不断发展，从以前的侦测到现在某些可直接进行武装打击的无人机，浙江带来各种科学技术的发展。并且有些技术已经应用于平民中，一些小型的无人机已经用于观察道路交通状况、环境等。在各种小型化的飞行器中，有更多的人都可以达到控制效果。飞行器智能控制器的结构，如图1所示。图1飞行智能控制系统在飞行器的不断发展过程中，过去的控制理论大多使用模拟控制器对各种信号执行相应的操作，但这些操作比较简单[5]。面对如今更加复杂、非线性的控制问题中，各种新的控制理念不断涌现。通过各种先进的设备与操作人员的经验相结合，实现简单的智能操作的效果，经过一定的优化处理，得到某些不好处理的效果，使得人类突破了天空，到达了太空，并且登陆了月球。在这些先进理念发展的今天，普通人也开始得到其带来的好处，互联网、电话，这些都改变了现在人们的生活，并且以一种更加迅速的态势改变着地球的面貌。世界的每一片都被紧密的联系在一起，这种联系还在加深。现实生活中，智能公交车将会处理如天气、行人等情况，并且在某些特殊的饿情况下实施一些必要的应急措施。在如今的科技、能源、控制理念的不断发展下，新型的公交车将会同时具备各种先进的设备，并将促进人们的生活质量。先进的科学技术走进了老百姓的生活中，更加舒适与安全的公交车将会出现[6]。3国内外发展情况2003年7月，国防科技大学无人驾驶汽车在高速公路上试验成功。测试中的时速可达130，总体的性能指标达到世界先进水平，但在许多重要的性能方面还不能够达标，控制效能不能到达最优。“飞思卡尔”智能车大赛涵盖了如控制、电子等多学科、多类型的知识，是决策调节传感器输入制导控制飞行器飞行目标估计领航提高大学生创新能力的又一重要的比赛。在这种比赛中，参赛者的个人能力与团队意识都将得到很好地发挥，并且在未来科学研究的道路上，仅凭个人的聪明才智的时代已经不能够满足于现在，团队的配合才是未来科学的发展之路。外国智能车的发展比较先进，通过在汽车上安装电脑，只要操作人员输入目的地，汽车就将带领人到达预定的目标。只是这种小车的设备比较贵，并且速度较慢。但是这些都将过去人操作到了电脑操作的新时代，而且这种进步还在不断的凸显其优越的先进性。4智能汽车发展趋势随着基础制造业的发展，新能源的应用，无线设备大量出现在各种小型设备中，而且这些设备不断改变着人们的生活。伴随着科技的不断发展和消费者的普遍要求，公交车也将面临着重大的科技变革。四大方面（连接、安全、环保、智能）推动者智能公交车的不断发展。4.1连接方面在无线设备的今天，各种连接网络的方式出现。这样，人们也就希望能够使公交车也能实时与网络连接，与道路附近的车辆、道路交管中心连接，这样不仅可以知道附近的交通情况，还可以通过网络知道整个交通系统的运行情况。通过这样的方式，有效的控制车辆的行驶速度与车道，达到有效运用资源的效果。但是与现实中的信息交互能力相比，公交车的无线连接数据量还比较小，这些数据还不能完成智能控制的结果。现实生活中的无线电话使用率不断提高，通过无线通信中的“蜂房”技术，使更多的人能够使用无线网络。通过不断增加的移动设备所建立的庞大网络系统相比，公交车所使用的却还太少。这一切与庞大的道路基础建设项目相关，不仅是重新建设道路还是对已有公路进行相应的改造，这都将是非常巨大的经费需求，而且各种信息的交互处理器设备也远没有达到长时间有效使用的效果。而且在信道的选择方面也是需要国家作出相应的法律法规才能成功，这样才不会影响到其他网络的使用。所以，建设更加有效、强大的高速通信系统是智能公交车能够与其他车辆真正交流的重要组成部分。并且在信息交互中心拥有强大的信息处理能力的超级计算机也是未来发展的重要方向。5.2安全方面安全方面包括信息交流的安全性和车辆本身的安全性。这都将会影响到智能公交车成为现实的重要因素。在公交车进行信息的交流过程中，大量的信息通过网络传给周边车辆和交管中心，这些大多数都是在某一通道范围内完成的。但是有些信息却是需要本身加密后传达给各个目标。这就引发了信息交流过程中的各种问题。这就需要更加先进的信息处理能力的计算机、高效的信息通道才能处理好各种情况。车辆本身的安全性能也是非常重要的。在告诉发展的今天，道路中的车辆不断涌入有限的道路中，拥堵的状况也就不可避免。所以在人们的期许中，公交车也就成为大家出行的一种重要选择，这样就可以缓解一部分交通的压力，而且还有提高出行的效率。但是乘客与周边车辆、行人的安全问题也就非常的重要。通过雷达、摄像器等设备对周边的情况进行监控，在有危险的情况下相互发出报警信息，提高车辆的行驶安全有效性。从过去规定公交的行驶专用通道，到更加先进的道路监控系统都将提高公交车的安全系数。这也将使更多的人选择公交车进行出行的重要因素。4.3环保方面在环境问题不断提出的现在，公交车的环保问题也就需要得到相应的关注。如今更多的新技术将会改善公交车的环境污染问题。各国都指定各自国家的响应法律去促进能源方面的研究。在如今，大部分汽车使用的汽油都对环境造成了相当的影响，而且有些科研人员认为，汽车的二氧化塘排放量比工业生产还要大。所以对现今阶段的使用问题也就急需处理。公交车上所安装的计算机对周边路况进行相应的处理，以节约燃油的方式对公交车进行相应的操作指示。不断处理的过程中，优化得到行驶的相关数据要求。提高燃油的有效使用率，一定程度上缓解污染的问题。而且在运行过程中，使用低能高效的各种智能设备提高公交车的行驶能力。降低不必要的能量消耗，提高能量的使用率，这都是当下研究的重要方面。在未来，新技术的不断发展过程中，寻找拥有强大的能源使用率和对环境有利的方面出发，解决当前的环保问题是最主要的方面。新能源的应用将会对未来能源使用产生深远的意义。比如有机类燃料、燃料电池的使用都将成为未来交通工具的主要方面。环保的问题是各国都在加大研究的领域，谁能够在替代能源走在领先位置，都将在未来的长足发展中得到有力的优势。并在科技的比拼中得到最大的经济回报。4.4智能方面随着科技的不断发展，从模拟电气设备到如今大量集存控制器的芯片，科技的发展已经不能以人的意志控制。在这过程中，具有一定“智能”处理能力的芯片出现在人们的生活中。各种小巧而又功能强大的控制芯片出现，到如今，先进的控制器也将来到普通人中。通过各种特殊传感器对相应信号的采集，这些芯片对信号进行滤波，处理，优化，并